(57)【要約】【課題】操舵系に設けた電気モータを、二次衝突時の衝撃荷重を吸収する手段としても利用可能とする。【解決手段】ステアリングホイール１１と操舵軸１２に回転力を加えることが可能な電気モータ１３がステアリングホイール１１と操舵軸１２を含む操舵系Ａに設けられている。操舵系Ａには、二次衝突時にステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置から車両前方へ軸方向に移動することを許容する前方移動許容手段ａ１、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置に保持されている状態では電気モータ１３と操舵軸１２間での回転力伝達を可能とし、定位置から車両前方へ軸方向に移動するときには電気モータ１３と操舵軸１２間での回転力伝達を不能とする断続手段ａ２、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置から車両前方へ軸方向に移動するときその軸方向移動を回転運動に変換して電気モータ１３に伝達する変換伝達手段ａ３が設けられている。【選択図】  図１
2006218887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステアリングホイールと一体的な操舵軸に回転力を加えることが可能な電気モータが前記ステアリングホイールと前記操舵軸を含む操舵系に設けられている車両用ステアリング装置において、
車両衝突時の二次衝突時に前記ステアリングホイールと前記操舵軸が定位置から車両前方へ軸方向に移動することを許容する前方移動許容手段と、
前記ステアリングホイールと前記操舵軸が定位置に保持されている状態では、前記電気モータと前記操舵軸との間での回転力伝達を可能とし、前記ステアリングホイールと前記操舵軸が定位置から車両前方へ軸方向に移動するときには、前記電気モータと前記操舵軸との間での回転力伝達を不能とする断続手段と、
前記ステアリングホイールと前記操舵軸が定位置から車両前方へ軸方向に移動するときに前記ステアリングホイールと前記操舵軸の車両前方への軸方向移動を回転運動に変換して前記電気モータに伝達する変換伝達手段を設けたことを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
【請求項２】
請求項１に記載の衝撃吸収ステアリング装置において、前記変換伝達手段は、前記操舵軸をねじ軸とするボールねじ機構を備えていることを特徴とする衝撃吸収ステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の衝突時において、二次衝突時の衝撃荷重を吸収し得るように構成した衝撃吸収ステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用のステアリング装置には、ステアリングホイールと一体的な操舵軸に回転力を加えることが可能な電気モータが前記ステアリングホイールと前記操舵軸を含む操舵系に設けられているものがあり、例えば、特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００２−２２５７３３号公報
【０００３】
上記した電気モータには、操舵系に反力を付与するように構成した電気モータ（ステアリングホイールと操舵軸を含む操舵系と、転舵輪を含む転舵系が機械的に連結されていないステアバイワイヤ式のステアリング装置において使用されるもの）と、操舵系をアシスト駆動するように構成した電気モータ（操舵系と転舵系が機械的に連結されているリンク式のステアリング装置において使用されるもの）がある。
【０００４】
ところで、従来のステアリング装置においては、電気モータから操舵軸に回転力を加えることが可能なように電気モータと操舵軸は連結されているが、電気モータが操舵軸の軸方向に作用する二次衝突時の衝撃荷重を吸収する手段としては使用し得ない連結構造となっている。
【発明の開示】
【０００５】
本発明は、ステアリングホイールと操舵軸を含む操舵系に設けられている電気モータを、二次衝突時の衝撃荷重を吸収する手段としても利用可能とすることを目的としている。かかる目的を達成するために、本発明は、ステアリングホイールと一体的な操舵軸に回転力を加えることが可能な電気モータが前記ステアリングホイールと前記操舵軸を含む操舵系に設けられている車両用ステアリング装置において、車両衝突時の二次衝突時に前記ステアリングホイールと前記操舵軸が定位置から車両前方へ軸方向に移動することを許容する前方移動許容手段と、前記ステアリングホイールと前記操舵軸が定位置に保持されている状態では、前記電気モータと前記操舵軸との間での回転力伝達を可能とし、前記ステアリングホイールと前記操舵軸が定位置から車両前方へ軸方向に移動するときには、前記電気モータと前記操舵軸との間での回転力伝達を不能とする断続手段と、前記ステアリングホイールと前記操舵軸が定位置から車両前方へ軸方向に移動するときに前記ステアリングホイールと前記操舵軸の車両前方への軸方向移動を回転運動に変換して前記電気モータに伝達する変換伝達手段を設けたことに特徴がある。
【０００６】
この衝撃吸収ステアリング装置では、通常時、ステアリングホイールと操舵軸が定位置に保持されている。このため、断続手段は、電気モータと操舵軸との間での回転力伝達を可能とする。したがって、このときには、電気モータが操舵軸に回転力を加えることが可能であり、一般的な通常時制御モードにて電気モータを制御することにより通常時作動を得ることが可能である。
【０００７】
また、車両の衝突時において、二次衝突時の衝撃荷重がステアリングホイールに作用すると、前方移動許容手段が機能して、ステアリングホイールと操舵軸が定位置から車両前方へ軸方向に移動する。このため、断続手段は、電気モータと操舵軸との間での回転力伝達を不能とする。また、このときには、変換伝達手段が、ステアリングホイールと操舵軸の車両前方への軸方向移動を回転運動に変換して電気モータに伝達する。
【０００８】
したがって、このときには、適宜な二次衝突時制御モードにて電気モータを回生制御することにより、電気モータを発電機として機能させること（回生制動動作させること）ができて、操舵軸の軸方向に作用する二次衝突時の衝撃荷重を適宜な制御モードにて回生エネルギーとして吸収することが可能である。これにより、電気モータを二次衝突時の衝撃荷重を吸収する手段としても利用することが可能である。
【０００９】
また、本発明の実施に際して、前記変換伝達手段は、前記操舵軸をねじ軸とするボールねじ機構を備えていることも可能である。この場合には、操舵軸を有効に活用して変換伝達手段をシンプルかつ安価に構成することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１はステアバイワイヤ式のステアリング装置に本発明を実施した実施形態を概略的に示していて、このステアリング装置においては、ステアリングホイール１１と操舵軸１２を含む操舵系Ａと、転舵輪を含む転舵系（図示省略）が機械的に連結されていない。また、このステアリング装置においては、操舵系Ａに、操舵軸１２に回転力を加えることが可能な電気モータ１３が設けられるとともに、前方移動許容手段ａ１と断続手段ａ２と変換伝達手段ａ３が設けられている。
【００１１】
ステアリングホイール１１は、操舵軸１２の運転者側端部に一体的に固着されている。操舵軸１２は、ステアリングコラム（図示省略）を介して車体２０に回転可能に支持されている。電気モータ１３は、そのハウジング１３ａにて車体２０に固定されていて、出力軸１３ｂの回転作動は電気制御装置ＥＣＵにより制御されるように構成されている。
【００１２】
前方移動許容手段ａ１は、車両衝突時の二次衝突時、すなわち、運転者がステアリングホイール１１に衝突するとき、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が、図１に示した定位置から設定量Ｌｏ車両前方へ軸方向に移動することを許容するものであり、操舵軸１２の前方に同軸的に配置されている。なお、前方移動許容手段ａ１は、操舵軸１２の先端部外周に軸方向にて摺動可能に嵌合されて車体に対して回転可能かつ軸方向にて移動不能に支持されるスリーブ（図示省略）と、このスリーブと操舵軸１２の嵌合部にてこれらを径方向に貫通するように設けられて二次衝突時の衝撃荷重により剪断可能な連結ピン（図示省略）を備えている。
【００１３】
断続手段ａ２は、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置に保持されている状態では、電気モータ１３と操舵軸１２との間での回転力伝達を可能とし、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置から所定量Ｌ１以上に車両前方へ軸方向に移動するときには、電気モータ１３と操舵軸１２との間での回転力伝達を不能とするものであり、操舵軸１２の中間部外周に一体的に設けた大径平歯車１２ａと、電気モータ１３の出力軸１３ｂ先端に一体的に設けた小径平歯車１３ｃによって構成されている。なお、上記した所定量Ｌ１は、大径平歯車１２ａと小径平歯車１３ｃの軸方向での噛み合い長さに相当するものである。
【００１４】
変換伝達手段ａ３は、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置から所定量Ｌ２（Ｌ２＞Ｌ１）以上に車両前方へ軸方向に移動するときに、ステアリングホイール１１と操舵軸１２の車両前方への軸方向移動を回転運動に変換して電気モータ１３の出力軸１３ｂに伝達することが可能なものであり、操舵軸１２に一体的に設けたねじ軸１２ｂと、このねじ軸１２ｂ上に組付けたボールナット１４を有するボールねじ機構Ｓを備えるとともに、ボールナット１４の外周に一体的に設けられてステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置から所定量Ｌ２以上に車両前方へ軸方向に移動するときに電気モータ１３の出力軸１３ｂ先端に一体的に設けた小径平歯車１３ｃに噛合する大径の内歯平歯車１４ａを備えている。
【００１５】
電気制御装置ＥＣＵは、各種のセンサ（図示省略）からの検出信号に応じて電気モータ１３の作動（すなわち、出力軸１３ｂの回転方向とトルク）を制御するものであり、通常時には通常時制御モードにて電気モータ１３を制御し、車両衝突時の二次衝突時には適宜な二次衝突時制御モードにて電気モータ１３を回生制御するように設定されている。
【００１６】
上記のように構成した衝撃吸収ステアリング装置では、通常時、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が図１に示した定位置に保持されている。このため、断続手段ａ２は、電気モータ１３と操舵軸１２との間での回転力伝達を可能とする。したがって、このときには、電気モータ１３が操舵軸１２に回転力を加えることが可能であり、電気制御装置ＥＣＵが通常時制御モードにて電気モータ１３を制御することにより、通常時作動を得ることが可能である。
【００１７】
また、車両の衝突時において、二次衝突時の衝撃荷重がステアリングホイール１１に作用すると、前方移動許容手段ａ１が機能して、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が図２に示したように定位置から車両前方へ軸方向に移動する。このため、断続手段ａ２は、電気モータ１３と操舵軸１２との間での回転力伝達を不能とする。また、このときには、変換伝達手段ａ３が、ステアリングホイール１１と操舵軸１２の車両前方への軸方向移動を回転運動に変換して電気モータ１３に伝達する。
【００１８】
したがって、このときには、電気制御装置ＥＣＵが適宜な二次衝突時制御モードにて電気モータ１３を回生制御することにより、電気モータ１３を発電機として機能させること（回生制動動作させること）ができて、操舵軸１２の軸方向に作用する二次衝突時の衝撃荷重を適宜な制御モード（例えば、車両前方への軸方向移動量に応じて衝撃吸収荷重を増大させる制御モード、または、車両前方への軸方向移動量に応じて衝撃吸収荷重を減少させる制御モード、或いは、車両前方への軸方向移動量に応じて衝撃吸収荷重を増大させた後に減少させる制御モード等）にて回生エネルギーとして吸収することが可能である。これにより、電気モータ１３を二次衝突時の衝撃荷重を吸収する手段としても利用することが可能である。
【００１９】
また、この実施形態においては、変換伝達手段ａ３が操舵軸１２の一部をねじ軸１２ｂとするボールねじ機構Ｓを備えている。このため、操舵軸１２を有効に活用して変換伝達手段ａ３をシンプルかつ安価に構成することが可能である。
【００２０】
上記実施形態においては、変換伝達手段ａ３が、ボールねじ機構Ｓと大径の内歯平歯車１４ａを備えるように構成して実施したが、図３に示した変形実施形態のように、変換伝達手段ａ３が、ボールねじ機構Ｓを備えるとともに、ボールナット１４の外周に一体的に設けられてステアリングホイール１１と操舵軸１２が図３に示した定位置から所定量Ｌ２以上に車両前方へ軸方向に移動するときに電気モータ１３の出力軸１３ｂ先端に一体的に設けた小径平歯車１３ｃに噛合する大径の外歯平歯車１４ｂを備えるように構成して実施することも可能である。
【００２１】
なお、図３に示した変形実施形態の上記以外の構成は、図１および図２に示した上記実施形態の大径の内歯平歯車１４ａ以外の構成と実質的に同じであるため、その説明は省略する。また、図３に示した変形実施形態の作用効果は、図１および図２に示した上記実施形態の作用効果と実質的に同じであるため、その説明は省略する。
【００２２】
また、図１および図２に示した上記実施形態においては、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置から所定量Ｌ１以上に車両前方へ軸方向に移動するときに、電気モータ１３と操舵軸１２との間での回転力伝達が不能となるように構成するとともに、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置から所定量Ｌ２以上に車両前方へ軸方向に移動するときに、ステアリングホイール１１と操舵軸１２の車両前方への軸方向移動が回転運動に変換されて電気モータ１３の出力軸１３ｂに伝達されるように構成して実施したが、本発明の実施に際しては、図４に示した変形実施形態のように構成して実施することも可能である。
【００２３】
図４に示した変形実施形態では、電気モータ１３の出力軸１３ｂに、小径歯車１３ｄが電磁クラッチＣ１を介して組付けられるとともに、小径歯車１３ｅが電磁クラッチＣ２を介して組付けられている。各小径歯車１３ｄ，１３ｅは、電気モータ１３の出力軸１３ｂに対して回転可能かつ軸方向にて移動不能に組付けられている。
【００２４】
電磁クラッチＣ１は、出力軸１３ｂと小径歯車１３ｄとの間でのトルク伝達を断続するクラッチであって、その断続作動は電気制御装置ＥＣＵによって制御されるように構成されており、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置に保持されている状態では、出力軸１３ｂと小径歯車１３ｄとの間でのトルク伝達を可能とし、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置から車両前方へ軸方向に移動するときには、出力軸１３ｂと小径歯車１３ｄとの間でのトルク伝達を不能とする。
【００２５】
一方、電磁クラッチＣ２は、出力軸１３ｂと小径歯車１３ｅとの間でのトルク伝達を断続するクラッチであって、その断続作動は電気制御装置ＥＣＵによって制御されるように構成されており、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置に保持されている状態では、出力軸１３ｂと小径歯車１３ｅとの間でのトルク伝達を不能とし、ステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置から車両前方へ軸方向に移動するときには、出力軸１３ｂと小径歯車１３ｅとの間でのトルク伝達を可能とする。
【００２６】
なお、図４に示した変形実施形態の小径歯車１３ｄ，１３ｅおよび電磁クラッチＣ１，Ｃ２以外の構成は、図１および図２に示した上記実施形態の小径歯車１３ｃ以外の構成と実質的に同じであるため、同一符号を付して、その説明は省略する。
【００２７】
図４に示した変形実施形態では、操舵軸１２の軸方向に作用する二次衝突時の衝撃荷重を、二次衝突時の初期（ステアリングホイール１１と操舵軸１２が定位置から車両前方へ軸方向に移動し始めるとき）から、電気モータ１３を回生制御することにより、回生エネルギーとして吸収することが可能であり、図１および図２に示した実施形態や図３に示した変形実施形態に比して、二次衝突時の衝撃荷重を吸収する際のステアリングホイール１１と操舵軸１２の移動ストロークを長くして、二次衝突時の衝撃荷重を効果的に吸収することが可能である。
【００２８】
また、上記実施形態においては、ステアリングホイール１１と操舵軸１２を含む操舵系Ａと、転舵輪を含む転舵系が機械的に連結されていないステアバイワイヤ式のステアリング装置に本発明を実施したが、本発明は、操舵系と転舵系が機械的に連結されているリンク式のステアリング装置にも同様にまたは適宜変更して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による衝撃吸収ステアリング装置の一実施形態を概略的に示した図である。
【図２】図１に示した実施形態の作動説明図である。
【図３】本発明による衝撃吸収ステアリング装置の変形実施形態を概略的に示した図である。
【図４】本発明による衝撃吸収ステアリング装置の他の変形実施形態を概略的に示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
１１…ステアリングホイール、１２…操舵軸、１２ａ…大径平歯車、１２ｂ…ねじ軸、１３…電気モータ、１３ａ…ハウジング、１３ｂ…出力軸、１３ｃ…小径平歯車、１４…ボールナット、１４ａ…大径の内歯平歯車、Ａ…操舵系、ａ１…前方移動許容手段、ａ２…断続手段、ａ３…変換伝達手段、Ｓ…ボールねじ機構
【図１】
2006218887.tif 000003
【図２】
2006218887.tif 000004
【図３】
2006218887.tif 000005
【図４】
2006218887.tif 000006